BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Universitas Mercubuana II - 1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Uraian Umum

2.1.1 Bangunan Siphon

Bangunan siphon merupakan salah satu bangunan persilangan yang dibangun untuk mengalirkan debit yang dibawa oleh saluran yang jalurnya terpotong dengan bentang panjang atau terpotong oleh sungai. Bangunan siphon berupa saluran tertutup yang dipasang mengikuti bentuk potongan melintang sungai.

Bangunan siphon (berupa saluran tertutup berpenampang segi empat dipasang dibawah dasar sungai, atau bisa juga dipasang di atas permukaan tanah jika melintasi lembah (cekungan).

Konstruksi siphon jika penampang melintang berupa segi empat biasanya dibuat dari beton bertulang (reinforced concrete), jika penampang melintang berupa lingkaran biasanya dibuat dari baja. Untuk mencegah adanya sedimentasi pada saat debit di dalam siphon mengecil, biasanya digunakan tipe pipa rangkap. Pada saat debit di dalam siphon mengecil, jalur satu ditutup jalur lainnya dibuka sehingga kecepatan aliran didalam siphon tetap bisa mengangkut sedimen ke hilirnya. Konstruksi siphon harus dipilih pada lokasi yang panjang bentang sungainya minimum, agar biaya konstruksinya hemat, serta kehilangan energinya kecil.

- Debit air yang melewati siphon dihitung dengan rumus

Q = A. V ... (2.1) dimana Q : debit (m3/detik)

Universitas Mercubuana II - 2 A : penampang siphon (m2 )

V : kecepatan (m/detik)

- Kecepatan aliran dapat dihitung dengan rumus strickler:

V = k .R ^2/3. i ^1/2 ... (2.2) dimana V : kecepatan aliran (m/det)

i : kemiringan saluran K : kekasaran stricler R : jari jari hidrolik (m) Tabel 2.1 – Koefisien kekasaran strickler

Koefisien kekasaran strickler k untuk pasangan batu 60 Koefisien kekasaran strickler k untuk pasangan beton 70 Koefisien kekasaran strickler k untuk pasangan tanah 35 - 45

- Kehilangan energi akibat gesekan dihitung dengan rumus.

∆ Hf =

^.

. ^/ ... (2.3 ) dimana ∆Hf : kehilangan energi akibat gesekan (m)

V : kecepatan aliran (m/det) L : panjang siphon (m) K : kekasaran stricler R : jari jari hidrolik (m) - Keliling basah dengan rumus.

O : panjang keliling basah (m) - Jari-jari hidrolik dengan rumus.

Universitas Mercubuana II - 3 R = A. / O ... (2.4)

R : jari jari hidrolik (m)

A : luas penampang basah (m2) O : panjang keliling basah (m) 2.1.2 Saluran Terbuka

Aliran air dalam suatu saluran dapat berupa aliran saluran terbuka (open channel) maupun aliran pipa. Kedua aliran tersebut sama dalam banyak hal namun berbeda dalam hal saluran terbuka memiliki permukaan bebas sedang aliran pipa tidak, permukaan bebas terpengaruh tekanan udara sedang aliran pipa terpengaruh oleh tekanan hidrolik. Aliran dalam saluran tertutup tidak selalu bersifat aliran pipa.

Bila terdapat suatu permukaan bebas harus digolongkan sebagai aliran saluran terbuka. Misalnya saluran pembuang air banjir yang merupakan saluran tertutup biasanya dirancang untuk aliran saluran-terbuka sebab aliran dalam saluran pembuang diperkirakan hampir setiap saat memiliki permukaan bebas.

a.Jenis Aliran

Aliran tunak (steady flow) dan aliran taktunak (unsteady flow): waktu sebagai kriteria. Aliran dalam saluran terbuka dikatakan tunak (steady) bila kedalaman aliran tidak berubah atau dapat dianggap konstan selama suatu selang waktu tertentu. Aliran dikatakan taktunak (unsteady) bila kedalamannya berubah sesuai dengan waktu. Sebagian besar persoalan tentang saluran terbuka umumnya hanya memerlukan penelitian mengenai perilaku aliran dalam keadaan tunak. Namun bila perubahan keadaan aliran sesuai dengan waktu ini, merupakan masalah utama yang harus diperhatikan, maka aliran harus dianggap bersifat taktunak. Misalnya

Universitas Mercubuana II - 4 banjir dan gelombang yang merupakan contoh khas untuk aliran taktunak taraf aliran berubah segera setelah gelombang berlaku dan unsur waktu menjadi hal yang sangat penting dalam perancangan bangunan pengendali.

Debit (Q) pada suatu penampang saluran untuk sembarang aliran dinyatakan dengan.

Q = V A ... (2.5)

Dimana V merupakan kecepatan rata–rata dan A adalah luas penampang melintang tegak lurus terhadap arah aliran, karena kecepatan rata–rata dinyatakan sebagai debit dibagi luas penampang melintang.

b.Keadaan Aliran

Keadaan aliran pada dasarnya ditentukan oleh pengaruh kekentalan dan gravitasi sehubungan dengan gaya-gaya inertia aliran. Pengaruh kekentalan aliran dapat bersifat laminar, turbulen atau peralihan.

c.Kalsifikasi saluran terbuka

a) Klasifikasi saluran terbuka berdasarkan asal usul : - Saluran alam (natural channel).

Contoh : sungai-sungai kecil di daerah hulu (pegunungan) hingga sungai besar di muara.

- Saluran buatan (artificial channel).

Contoh: saluran drainase tepi jalan, saluran irigasi untuk mengairi persawahan, saluran pembuangan, saluran untuk membawa air ke pembangkit listrik tenaga air, saluran untuk supply air minum, saluran banjir.

Universitas Mercubuana II - 5 b) Klasifikasi saluran terbuka berdasarkan konsistensi bentuk penampang dan

keniringan dasar :

- Saluran prismatik (prismatic channel).

Yaitu saluran yang bentuk penampang melintang dan kemiringan dasarnya tetap. Contoh : saluran drainase, saluran irigasi

- Saluran non prismatik (non prismatic channel).

Yaitu saluran yang berbentuk penampang melintang dan kemiringan dasarnya berubah-ubah. Contoh : sungai

c) Klasifikasi saluran terbuka berdasarkan geometri penampang melintang : - Saluran berpenampang segi empat

- Saluran berpenampang trapesium - Saluran berpenampang segi tiga - Saluran berpenampang lingkaran - Saluran berpenampang parabola

- Saluran berpenampang segi empat dengan ujung dibulatkan (diberi filet berjari-jari tertentu)

- Saluran berpenampang segi tiga dengan ujung dibulatkan (diberi filet berjari-jari tertentu)

d) Di lapangan, Saluran buatan (artificial channel) bisa berupa :

- Canal: semacam parit dengan kemiringan dasar yang landai, berpenampang segi empat, segi tiga, trapezium maupun lingkaran. Terbuat dari galian tanah, pasangan batu, beton, kayu maupun logam.

- Talang (flume) : semacam selokan kecil terbuat dari logam, beton atau kayu yang melintas di atas permukaan tanah dengan suatu penyangga.

Universitas Mercubuana II - 6 - Got Miring (chute) : semacam selokan dengan kemiringan dasar yang

relatif curam.

- Bangunan Terjun (drop structure) : semacam selokan dengan kemiringan tajam. Perubahan muka air terjadi pada jarak yang sangat dekat.

- Gorong–gorong (culvert) : saluran tertutup yang melintasi jalan atau menerobos gundukan tanah dengan jarak yang relatif pendek.

- Terowongan (tunnel) : saluran tertutup yang melintasi gundukan tanah atau bukit dengan jarak yang relatif panjang.

2.1.3 Air Balik (Back Water)

Air balik (back water) terjadi karena adanya pembedungan yang melintang sungai sehingga terjadi genangan di daerah hulu sungai. Ada tiga kondisi air balik tergantung pada keadaan aliran disungai yaitu aliran sub kritis, kritis dan super kritis.

Rumus yang digunakan untuk menghitung backwater ada tiga:

1. Metode integrasi grafis 2. Metode integrasi langsung 3. Metode tahapan

a. Tahapan langsung secara umum metoda tahapan dinyatakan dengan membagi saluran menjadi bagian-bagian saluran yang pendek, lalu menghitung secara bertahap dari satu ujung ke ujung saluran lainnya.

Metoda tahapan langsung merupakan metoda sederhna yang dapat dipakai untuk saluran prismatis.

Universitas Mercubuana II - 7 b. Metoda tahapan standar, metoda ini dapat dipakai untuk saluran tidak prismatis. Pada saluran tidak prismatis, elemen hidrolis tergantung pada jarak di sepanjang saluran. Pada saluran alam, biasanya perlu dilakukan penelitian lapangan untuk mengumpulkan data yang diperlukan di setiap penampang yang perlu dihitung. Perhitumgan dilakukan tahap demi tahap dari suatu pos pengamat ke pos berikutnya yang sifat-sifat hidrolisnya telah ditetapkan. Dalam hal ini jarak setiap pos diketahui dan dilakukan penentuan kedalama aliran di tiap pos. Cara semacam ini biasanya dibuat berdasarkan perhitungan coba-coba.

Panjang air balik (backwater) dipengaruhi oleh kedalaman air sungai /saluran dan debit air yang ada.

Pada tahap perencanaan desain alternatif Siphon ini perlu dilakukan pengamatan dan studi literatur untuk menghubungkan antara permasalahan yang ada dengan rencana penggunaan desain alternatif ini sebagai salah satu cara yang akan digunakan. Semua tahapan harus sesuai dengan dasar-dasar teori dan rumus- rumus perencanaan bangunan air.

2.1.4 Sisitim beton precast .

Sistim beton adalah material konstruksi yang banyak dipakai di Indonesia, Hal ini bisa dikarenakan bahan-bahan pokoknya mudah didapat di Indonesia, cukup awet, mudah dibentuk dan harganya relatif terjangkau. Ada beberapa aspek yang dapat menjadi perhatian dalam sistem beton konvensional, antara lain waktu pelaksanaan yang lama dan kurang bersih, kontrol kualitas yang sulit ditingkatkan serta bahan-bahan dasar cetakan dari kayu dan triplek yang semakin

Universitas Mercubuana II - 8 lama semakin mahal dan langka.

Sitem beton precast adalah metode konstruksi yang melakukan pengecoran komponen di tempat khusus di permukaan tanah (fabrikasi), lalu dibawa kelokasi (transportasi) untuk disusun menjadi suatu struktur utuh. sistem ini memiliki keunggulan antara lain:mutu yang terjamin, produksi cepat dan massal, pembangunan yang cepat, ramah lingkungan dan rapi dengan kualitas produk yang baik.

Sistem pracetak telah cukup banyak diaplikasikan di Indonesia, baik sistem yang dikembangkan didalam negeri maupun yang didatangkan dari luar negeri. Sistem pracetak berbentuk komponen panel panel dan selanjutnya dilakukan instal / penyambungan dilapangan dengan menggunakan alat berat crane.

Perbandingan kualitatif antara struktur beton konvensional dan pracetak.

Tabel 2.1a Perbandingan struktur beton konvensional dan precast

Aspek Konvensional Pracetak

Pengadaan Mudah Mudah

Permintaan Paling banyak Cukup

Pemeliharaan Biaya sedang Biaya sedang

Pelaksanaan Lama, kotor Cepat,bersih

Kualitas Sedang-Tinggi Tinggi

Harga Relatif murah Murah

Tenaga Kerja Banyak Banyak

Lingkungan Kurang ramah Ramah

Standar Ada (sedang di perbaharui) Belum ada (sedang disusun)

Universitas Mercubuana II - 9 2.2 Kriteria Perencanaan

Kajian perencanaan desain alternatif siphon saluran tarum barat ini diharuskan memenuhi beberapa kriteria perencanaan, sehingga konstruksi bangunan siphon tersebut sesuai yang diharapkan, dan tidak terjadi ketimpangan dalam bentuk fisik bangunan tersebut. Adapun kriteria perencanaan desain tersebut adalah.

a. Siphon harus mampu menahan gaya uplift pada saat kondisi airnya kosong.

Kondisi yang paling berbahaya pada konstruksi siphon adalah pada saat siphon dalam keadaan kosong. Pada saat kondisi ini gaya uplift yaitu gaya yang disebabkan oleh tekanan hidrostatis dari bawah konstruksi siphon, menekan konstruksi siphon ke arah atas. Gaya ini cenderung mengangkat konstruksi siphon. Sedangkan untuk mengimbanginya diperlukan gaya penahan yang arahnya vertikal kebawah yaitu gaya berat akibat berat sendiri konstruksi siphon dan gaya berat akibat berat lapisan penutup siphon.

b. Siphon harus dibuat pada kedalaman yang cukup di bawah dasar sungai. Pada kondisi ini konstruksi siphon harus aman terhadap bahaya gerusan tanah dasar sungai (degradasi) maupun bahaya gerusan lokal akibat dasar sungai yang terganggu. Jika konstruksi siphon berada terlalu dekat dengan permukaan dasar sungai, maka tanah penutup di atas siphon kemungkinanakan terkikis. Untuk itu konstruksi siphon harus dibuat pada kedalaman yang cukup terhadap dasar sungai. Pada bagian dasar palung sungai, konstruksi siphon sebaiknya dalam posisi horisontal dan panjangnya ke arah tebing sungai harus cukup, karena tebing sungai keungkinan bisa juga terjadi erosi, sedangkan pada bagian lereng sungai bisa dibuat miring. Lapisan penutup dasar sungai (di atas konstruksi siphon) sebaiknya berupa pasangan gabion (bronjong).

Universitas Mercubuana II - 10 c. Untuk mengurangi kehilangan energi maka lokasi siphon diusahakan pada bentang sungai terpendek, serta memperkecil jumlah belokan pada konstruksi siphon.

d. Siphon yang dibangun tersebut kuat untuk menerima beban yang dipikulnya baik itu beban sendiri maupun beban yang berasal dari luar seperti, beban gempa. Dan bangunan tersebut harus aman terhadap gaya geser, guling. Bila persyaratan teknis tersebut tidak diperhitungkan maka akan membahayakan bangunan dan juga bisa merusak bangunan itu sendiri. Jadi dalam perencanaan harus berpedoman pada peraturan-peraturan yang berlaku dan harus memenuhi persyaratan teknis yang ada.

e. Persyaratan ekonomis juga harus diperhitungkan agar tidak ada aktivitas- aktivitas yang mengakibatkan membengkaknya biaya dalam tahap konstruksi sehingga akan menimbulkan kerugian bagi pihak pelaksana proyek.

Persyaratan ekonomis ini bisa dicapai dengan adanya penyusunan time schedule yang tepat, pemilihan bahan-bahan bangunan yang digunakan dan

pengaturan serta pengerahan tenaga kerja yang profesional. Dengan pengaturan biaya dan waktu pekerjaan secara tepat diharapkan bisa menghasilkan bangunan yang berkualitas tanpa menimbulkan pemborosan.

f. Memenuhi persyaratan aspek fungsional. Hal ini berkaitan dengan fungsi bangunan siphon. Biasanya hal tersebut akan dipengaruhi oleh perolehan data survey topografi. Data yang akurat merupakan data pendukung yang digunakan.

g. Memenuhi persyaratan aspek lingkungan setiap proses pembangunan harus memperhatikan aspek lingkungan karena hal ini sangat berpengaruh dalam

Universitas Mercubuana II - 11 kelancaran dan kelangsungan bangunan baik dalam jangka pendek (waktu selama proses pembangunan) maupun jangka panjang (pasca pembangunan).

Persyaratan aspek lingkungan ini dilakukan dengan mengadakan analisis terhadap dampak lingkungan di sekitar bangunan tersebut berdiri. Diharapkan dengan terpenuhinya aspek lingkungan ini dapat ditekan seminimal mungkin dampak negatif yang ada.

h. Memenuhi aspek ketersediaan bahan di pasaran. Untuk memudahkan dalam mendapatkan bahan-bahan yang dibutuhkan maka harus diperhatikan pula tentang aspek ketersediaan bahan dipasaran. Dengan kata lain sedapat mungkin bahan-bahan yang direncanakan akan dipakai dalam proyek tersebut ada dan lazim di pasaran sehingga mudah didapat.

i. Dalam pelaksanaan pekerjaan ini diperlukan cofferdam sementara yang berfungsi untuk melindungi area kerja dari luapan banjir Q5 tahun dan juga perlu mempertimbangkan backwater (air balik) yang ada.

Selain kriteria-kriteria perencanaan juga harus diperhatikan juga adanya azas-azas perencanaan yaitu antara lain:

a. Pengendalian biaya dalam suatu pekerjaan konstruksi dimaksudkan untuk mencegah adanya pengeluaran yang berlebihan sehingga sesuai dengan perhitungan Rencana Anggaran Biaya (RAB) yang telah ditetapkan. Biaya pelaksanaan harus dapat ditekan sekecil mungkin tanpa mengurangi kualitas dan kuantitas pekerjaan. Dalam hal ini erat kaitannya dengan pemenuhan persyaratan ekonomis.

b. Pengendalian mutu dimaksudkan agar pekerjaan yang dihasilkan sesuai dengan persyaratan yang telah ditetapkan dalam RKS. Kegiatan pengendalian mutu

Universitas Mercubuana II - 12 tersebut dimulai dari pengawasan pengukuran lahan, pengujian tanah di lapangan menggunakan alat sondir dan boring serta uji tekan beton termasuk material yang akan digunakan.

c. Pengendalian waktu pelaksanaan pekerjaan dalam suatu proyek bertujuan agar proyek tersebut dapat diselesaikan sesuai dengan time schedule yang telah ditetapkan. Untuk itu dalam perencanaan pekerjaan harus dilakukan penjadwalan pekerjaan dengan teliti agar tidak terjadi keterlambatan waktu penyelesaian proyek.

2.3 Dasar – dasar Perencanaan

Dalam perencanaan desain alternatif siphon ini ada beberapa kriteria desain hidrolik antara lain:

2.3.1. Desain Hidrolik

Penerapan pinsip-prinsip mekanika fluida dapat dijumpai pada bidang industry, transportasi maupun bidang keteknikan lainnya. Namun dalam penggunaannya selalu terjadi headloss (kerugian energi). Dengan mengetahui kerugian energi pada suatu sistem yang memanfaatkan fluida mengalir sebagai media, akan menentukan tingkat efesiensi penggunaan energi.Bentuk-bentuk kerugian energi pada aliran fluida antara lain dijumpai pada aliran dalam saluran barrel siphon.

Kerugian-kerugian tersebut diakibatkan oleh adanya gesekan dengan dinding, perubahan luas penampang, sambungan, katup-katup, belokan barrel dan kerugian-kerugian khusus lainnya. berikut ini digunakan untuk memperkirakan headloss aliran dari siphon inlet sampai outlet saluran hubung.

Headloss ada 2(dua) macam :

Universitas Mercubuana II - 13 1. Headloss Mayor

Aliran fluida yang melalui barrel akan selalu mengalami kerugian head. Hal ini disebabkan oleh gesekan yang terjadi antara fluida dengan dinding barel atau perubahan kecepatan yang dialami oleh aliran fluida (kerugian kecil).

a. Friction loss pada siphon barrel: dengan manning formula

h_f = {v² / (K² • R^4/3)} • L ... (2.6) dimana, hf : kehilangan energi karena gesekan (m)

L : panjang siphon (m)

v : kecepatan dalam satu lubang sipon (m/detik) R : jari jari hidrolik (m)

K : koefisien Strickler rumus = 1/n n :koefisien Manning

2. Headloss Minor

Selain kerugian yang disebabkan oleh gesekan, pada suatu jalur pipa juga terjadi kerugian karena kelengkapan pipa seperti belokan, siku, sambungan, katup dan sebagainya yang disebut dengan kerugian kecil.

a. Transition loss pada siphon inlet: (h ti)

h ti = L • Im ...( 2.7 ) dimana hti : kehilangan energi pada transisi inlet (m)

L : Panjang transisi (m)

I_m : Rata rata hydraulic gradient = (I_u + I_d)/2 Iu : hydraulic gradient di u/s saluran = n²vu2

/R^4/3 I_d : hydraulic gradient di d/ssaluran = n²v_d²/R^4/3 n : Koefisien Manning

R : jari jari hydraulik (m)

Universitas Mercubuana II - 14 b. Trash rack loss: (hft )

hft = c . ( vu 2

/2g ) ... (2.8) c = a • sin  • (s/b)^4/3... (2.9) dimana h_ft : kehilangan energi di trash-rack (m)

vu : kecepatan di u/s saluran (m/s)

a : koefisien trasrack bentuk plat dengan

=2.4bentuk kotak dan 1.8 bentuk lingkar

 :sudut trash-rack ke lantai (derajat) s : ketebalan plat (m)

b : jarak bersih antar plat (m)

c. Inlet loss pada siphon barrel : ( hi )

hi = fi • (hvd – hvu) ... (2.10) dimana h_i : kehilangan energi di inlet (m)

f_i : koefisien tergantung bentuk diambil = 0.2 untuk mulut segiempat

h_vd : tinggi head saluran d/s (m) = v_d²/2g h_vu : tinggi head saluran u/s (m) = v_u²/2g v_d : kecepatan di saluran d/s (m/detik ) vu : kecepatan di saluran u/s(m/detik )

d. Bend loss pada siphon barrel (h_b )

hb =  hb u +  hbd ... (2.11) hbu = Kb.us .( v²/2g ) ... (2.12) hbd = Kb.ds .( v²/2g ) ... (2.13) dimana hb : kehilangan energi karena belok (m)

Kb :faktor kehilangan energ akibat belokkan.

g : grafitasi 9.8 m/detik

Universitas Mercubuana II - 15 v : kecepatan dalam satu lubang barrel (m/detik)

Tabel 2.2 : Koefisien belokkan untuk lingkar dan segiempat Sudut Belokan

Kb

Lingkar Segiempat

5º 0.02 0.02

10º 0.03 0.04

15º 0.04 0.05

22.5º 0.05 0.06

30º 0.11 0.14

45º 0.24 0.30

e. Outlet loss pada siphon barrel:

ho = fo • (hvu – hvd) ... (2.14) dimana h_i : kehilangan energi di inlet (m)

f0 : koefisien tergantung bentuk diambil = 0.3 untuk mulut segiempat

h_vd : tinggi head saluran d/s (m) = v_d²/2g hvu : tinggi head saluran u/s (m) = vu2

/2g vd : kecepatan di saluran d/s (m/detik ) v_u : kecepatan di saluran u/s(m/detik )

f. Transition loss pada siphon outlet:

Sama dengan transisi siphon inlet (a.).

g. Friction loss pada saluran hubung : ( hf c )

hfc = L . i ... (2.15) dimana h_f : kehilangan energi akibat gesekan (m)

Universitas Mercubuana II - 16 L : panjang saluran (m)

i : kemiringan saluran

h. Outlet loss pada outlet saluran hubung :

h_o = f_o • h_vu ... (2.16) dimana ho : kehilangan energi di outlet (m)

fo : koefisien = 1.0

hvu : kecepatan head saluran di u/s = vu2

/2g v_u : kecepatan saluran di u/s (m/detik )

2.3.2 Desain kapasitas aliran siphon, saluran hubung dan bangunan penguras.

Dalam perhitungan kapasitas aliran pada saluran hubung, siphon dan bangunan penguras dapat digunakan rumus sesuai berikut ini.

a.Kapasitas aliran siphon

Kapasitas aliran siphon berasal dari debit saluran tarum barat yang diperkirakan akan mengalir melalui siphon dan menuju saluran penghubung, dan akan mempengaruhi headloss total sepanjang sipon debit rencana adalah 31.10 m3/detik.

b.Kapasitas aliran Saluran hubung

Ditentukan dari hubungan tingkat air dan debit pada saluran hubung dengan metode langsung dari perhitungan aliran tidak seragam dengan kondisi batas hilir air tetap.

Δx = (E2 – E1) / (S0 – Sf)

Universitas Mercubuana II - 17 E = y + α (V² / 2g)

S_f = n² V² / 2.22R^4/3

dimana E : specific energy (m) V : kecepatan (m/detik)

x : panjang saluran

So : kemiringan dasar saluran sf :kemiringan geser

Kapasitas aliran saluran tergantung parameter sebagai berikut :

•kemiringan memanjang ( hydraulic gradient )

•cross section pada kemiringan sisi dan lebar dasar saluran

•koefisien Manning

•muka air dan kedalaman air yang disyaratkan.

Kapasitas saluran dapat dihitung dengan rumus Manning’s:

Q = 1/n・ A ・R^2/3 ・i^1/2 ... (2.17) Dimana :

Q : debit aliran (m3/detik) n : koefisien manning A : penampang basah R : jari jari hidrolik A/O I : kemiringan dasar saluran

Gambar 2.1 Metode Tahapan

Universitas Mercubuana II - 18 Tabel . 2.3 Harga koefisien Manning

c.Kapasitas aliran bangunan penguras.

Ditentukan oleh kapasitas debit dari pintu air yang pada banguanan tersebut yang dihitung dengan menggunakan rumus underflow sesuai standar desain KP - 02 sebagai berikut:

Q = K µ a B (2g h₁)^1/2... (2.18) Dimana Q : debit aliran (m3/s)

K : factor aliran dibawah permukaan (gb.2.3) µ : koefisien debit (gb. 2.4)

a : bukaan pintu (m) B : lebar pintu (m)

g : percepatan grafitasi (m/detik2) h1 : tinggi air didepan pintu (m)

Bahan Koefisien Manning

n Besi tuang dilapis

Kaca

Saluran beton Bata dilapis Mortar Pasangan batu disemen Saluran tanah bersih Saluran tanah

Saluran dengan dasar batu dan tebing rumput

0,014 0,010 0,013 0,015 0,025 0,022 0,030 0,040

Universitas Mercubuana II - 19 Gambar . 2.2 Aliran pintu

Gambar 2.3 Koefisien (K) untuk Submerged Discharge (from Schmidt)

Gambar 2.4. Koefisien µ untuk Plat dan Lengkung permukaan pintu

Universitas Mercubuana II - 20 2.3.3 Data data sekunder.

Dalam perencanaan desain alternatif siphon ini beberapa data sekunder dipakai dalam perencanaan:

A. Survey topografi dibeberapa tempat yaitu: lokasi siphon, inlet dan saluran hubung.

Data survei topografi tersebut :

1. Profil longitudinal inlet skala Horizontal, 1:1.000, skala vertikal; 1:100 2. Profil sungai bekasi dan saluran hubung.

3. Pembentukan BM POJ1 lokasi siphon elevasi 20,454 m.

4. Bench mark I koordinat: X (m) 720984.441 dan Y (m) 9308803.304 Z=20.452

B. Hasil geotechnical investigasi. Untuk data sebagai berikut : (a) pengeboran (BH-1, BH-2 dan BH-3).

Tabel 2.4 : Borlog BH1-BH2-BH3

Soil Properti Nilai

USCS

w (gr/cm³)

d (gr/cm³)

sat (gr/cm³)

sub (gr/cm³) Wn (%) SG

c (kg/cm²)

°

CH – ML 1.806 – 1.827 1.323 – 1.357 1.813 – 1.841 0.813 – 0.841 34.6 – 36.5 2.592 – 2.629 0.201 – 0.228 9° 2’- 10° 17’

Universitas Mercubuana II - 21 2.4. Perencanaan struktur

Perencanaan struktur siphon digunakan beberapa standart desain yang dipakai untuk melakukan perhitungan.

(1) Standar desain

(a) Standard Material

 SNI (Standard National Indonesia)

 SII (Standard Industry Indonesia) (b) Standard Desain

 PT-02 Persyaratan Teknis Spesifikasi dan Survey

 PT-03 Persyaratan Teknis untuk Investigasi

 KP-01 Design Criteria Irrigation System Design

 KP-02 Kriteria Perencanaan Bangunan Utama

 KP-04 Kriteria Perencanaan Struktur

 KP-06 Kriteria Perencanaan Parameter Struktur

(2) Data Desain

(a) Sifat sifat fisik material

Tabel 2.5 Sifat fisik material 1) Sudut gesek dan Cohesi tanah

Material Sudut gesek dalam (derajat)

Cohesi (t/m²)

Alluvium cohesive soil 10.17,10.28 2.01

Universitas Mercubuana II - 22 2) Koefisien gesek beton

Material Koefisien gesek

Beton ke Beton 0.70

Beton ke tanah keras 0.65

Beton ke tanah lunak 0.50

Beton ke tanah ,pasir dan gravel 2/3 tanφ Beton ke tanah dengan batu pecah 0.6 or tanφ

Note, “φ” adalah sudut gesek dalam material (b) Koefisien Gempa

Koefisien gempa pada section 3.4 “Tegangan gempa” KP-06. Koefisien gempa dihitung formula :

a_d = n(a_c*z)m

... ( 2.19 ) E=ad/g. ... ( 2.20 ) Dimana , ad rencana percepatan goyang (cm/s²⁾

n,m koefisien type tanah

ac dasar percepatan goyang (cm/s²⁾ E koefisien gempabumi

g percepatan grafitasi ,cm/s² (=980) z faktor tergantung posisi geographic

Universitas Mercubuana II - 23 Tabel 2.6 Koefisien gempa

Koefisien type tanah Return period and basic acceleration of quake ac

Type n m Return

period^*) (year)

ac^*) (gal=cm/s²)

Rock 2.76 0.71 20 85

Diluvium 0.87 1.05 100 160

Alluvium 1.56 0.89 500 225

Soft Alluvium 0.29 1.32 1,000 275

*) nilai diantaranya harus di interpolasi.

(c) Safety Factor :

Tabel 2.7 – Koefisien safety factor

Kondisi Beban Normal Beban Gempa

Geser 1.5 1.3

Guling 1.5 1.3

(3) Desain Struktur (a) Desain Beban

Prinsip beban desain adalah beban terhadap strukture seperti beban mati, beban gempa, tekanan tanah, tekanan air dan uplift.

(b) Beban Mati

Beban sendiri terhadap strukture termasuk material yang menutup struktur.

Universitas Mercubuana II - 24 (c) Tekanan Hidrostatik

P = 1/ 2 x  w x H² ... (2.21)

dimana, P : Tekanan hidrostatik air w_: berat unit air (t/m³)

H : tinggi dari bawah pondasi (m) (d)Tekanan Tanah

Perhitungan tekanan tanah pada dinding dibuat rumus.

Pa = 1/ 2 x  x Ka x H12

... (2.22) dimana Pa : Tekanan Tanah aktip (t/m)

 : berat unit tanah (t/m³) H1 : tinggi untuk tekanan aktif (m) Ka : koefisien tekanan tanah aktif

Koefisien tekanan tanah diestimasi dengan rumus dan dipakai untuk menganalisa stabilitas dan struktur.

1) Kondisi Keadaan Normal.

   

   

2 2

2

cos cos

sin 1 sin

) cos(

cos

) ( cos























 







 















 







 ka

...(2.23)

Dimana , k_a : koefisien tekanan tanah aktif  : sudut horisontal timbunan

 : sudut friksi dalam tanah timbunan

Universitas Mercubuana II - 25  : sudut friksi antrara strukture dengan tanah timbunan

 : sudut vertikal

2) Kondisi keadaan gempa

























 













 

2 2

2

) cos(

) cos(

) sin(

) 1 sin(

) cos(

cos cos

) (

cos



















 













 kae

... (2.24) dimana, k_ae : koefisien tanah aktif dalam kondisi gempa







, , , : sama kondisi normal tan^1K^h





... (2.25) dimana,  : sudut kombinasi

Kh : komponen horisontal koefisien gempa (e) Kekuatan Gempa

Kekuatan gempa pada strukture dihitung :

K = Kh x G ... (2.26) Dimana , K : Gaya horisontal (t)

G : beban mati pada strukture (t) Kh : koefisien gempa bumi

(f) Tekanan Hydrodinamik.

Tekanan hydrodinamik dihitung

Pd = 12

7 w k_h H² ... (2.27)

Universitas Mercubuana II - 26 dimana, Pd : total tekanan air hydrodinamik (t/m)

w : berat unit air (t/m³)

k_h : koefisien horizontal gempa H : dalam air (m)

(g) Uplift

Tekanan rembesan pada pondasi batu atau tanah menyebabkan uplift.

Total Uplift pada strukture dengan rumus . SFU = ^

 > Fa ... (2.28) U = BT x (HT+D+Hr)x w ...(2.29) Dimana U : total uplift (t/m)

BT : Lebar pondasi ( m) Ht : tinggi struktur (m)

D : tinggi penutup struktur (m) Hr : tinggi air diatas dasar sungai (m) G : total beban mati

Fa : safety factor (h) Analisa stabilitas

Stabilitas struktur dihitung terhadap.

1) Gaya guling

Untuk menjamin keamanan terhadap guling (overturning) pada struktur digunakan rumus :

SFR = ^

 > SF ... (2.30)

Universitas Mercubuana II - 27 SF = Faktor keamanan terhadap guling

Kondisi normal > 1.5 , Kondisi gempa > 1.30 MR = Momen gaya gaya penahan .

MT = Momen gaya penggulingan .

Eksentrisitas gaya resultan ( e ) pada penggulingan dihitung

dengan rumus : e = - ^

 ... (2.31) e = eksentrisitas gaya resultan

B = Lebar dasar pondasi (m).

M = Momen terhadap gaya ujung . V = Komponen gaya vertikal

e ≤ B / 6 (Normal) dan ≤ B / 3 ( Gempa) 2) Gaya Geser

Stabilitas terhadap pergeseran dihitung dengan rumus SFS = ^{ }

 > SF ...(2.32) SF = Faktor keamanan terhadap geser

Kondisi normal > 1.5 , Kondisi gempa > 1.30 V = Total beban Vertikal .

H = Total beban Horisontal.

 = Sudut geser dalam tanah . 3) Daya dukung tanah dasar .

Daya dukung tanah dihitung menggunakan rumus TERZAGHI

Universitas Mercubuana II - 28 q =

(1 ±

) ) < qa ... (2.33 ) q = daya dukung pondasi (t/m²)

qa = daya dukung yang diijinkan (t/m²) V = total beban vertical (t)

B = lebar pondasi (m) A = Luas area (m²) e = jarak eksentisitas (m)

Rumus yang digunakan untuk perhitungan daya dukung yang dijinkan .

q_a = ( α.c.N_c + β.γ1.B.Nγ + γ2.Df.N_q ) / Fs ... (2.34) qa = Kapasitas daya dukung yang diijinkan (t/m²) FS = Safety factor ,

kondisi normal = 3 dan : kondisi gempa = 2 c = Kohesi tanah (t/m²)

γ1, γ2 = Unit weight tanah atas dan permukaan

α, β = Faktor bentuk pondasi

Nc, Nγ, Nq = factor daya dukung

Df = Dalam dari dasar sampai permukaan tanah (m)